大气污染课程设计.docx

1、大气污染课程设计大气污染课程设计 本科课程设计题目锅炉房烟气达标治理系统设计学生姓名洪东亮学号1204030215教学院系化学化工学院专业年级环境工程2012级指导教师梁宏职称副教授单位西南石油大学化学化工学院辅导教师李永涛职 称副教授单位西南石油大学AbstractAt present, the air pollution has become a global problem, basically have the greenhouse effect, the ozone depletion and acid rain. And air pollution can say is mainl

2、y caused by human activity, air pollution on human the comfortable, healthy harm to human body including the normal life and physiological effect. At present, the atmospheric pollution has directly affect peoples physical health. The Boiler Room plant the atmospheric pollutants is main pollutant par

3、ticles, and emissions is bigger so must through effective measures to deal with, so as not to pollute the air, affect peoples health life.Key words : air pollution; Bag filter; The chimney; Resistance losses第一章：前言近年来，虽然我国大气污染防治工作取得了很大的成效，但由于各种原因，我国大气环境面临的形势仍然非常严峻。大气污染物排放总量居高不下。现在，全国二氧化硫年排放量高达1857万吨1

4、59万吨，工业粉尘1175万吨，大气污染仍然十分严重。全国大多数城市的大气环境质量超过国家规定的标准。全国47个重点城市中，约70以上的城市大气环境质量达不到国家规定的二级标准；参加环境统计的338个城市中，137个城市空气环境质量超过国家三级标准，占统计城市的40，属于严重污染型城市。酸雨区污染日益突出。酸雨区由80年代的西南局部地区发展到现在的西南、华南、华中和华东4个大面积的酸雨区，酸雨覆盖面积已占国土面积的30以上，我国已成为继欧洲、北美之后的世界第三大重酸雨区。常德市酸雨污染也非常严重，1996年酸雨频率达100，逢雨必酸。通过采取建立城市大气环境保护圈。关闭城郑砖瓦厂、拆除污染严重

5、的小型锅炉等措施，大气中烟尘和二氧化硫的污染有所减轻，酸雨频率有所下降，但目前仍高达41.6。据预算，21世纪初上半叶，我国能源开发、利用和消费将会有一个较大幅度的增长，而我国能源资源的特点和经济发展水平，决定了以煤为主的能源结构将长期存在。因此，控制煤烟型大气污染将长期作为我国大气污染控制领域的主要任务。大气污染是于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境污染的现象。大气污染后，由于污染物质的来源、性质、浓度和持续时间的不同，污染地区的气象条件、地理环境等因素的差别，甚至人的年龄、健康状况的不同，对人均会产生不同的危

6、害。大气污染物质还会影响天气和气候。颗粒物使大气能见度降低，减少到达地面的太阳光辐射量。尤其是在大工业城市中，在烟雾不散的情况下，日光比正常情况减少40%。高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解，引发的“臭氧洞”问题，成为了全球关注的焦点。在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。该燃煤锅炉房的大气污染物主要是颗粒污染物，而且排放量比较大所以必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。酸雨或称之为酸沉

7、降是认为和天然排放硫氧化物和氮氧化物所引起的，对人类产生着最直接、最严重的危害。形成酸雨的根本原因是燃煤过程向大气中排放大量的硫氧化物等酸性气体。我国是以煤为主要能源的国家。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。大气质量是环境质量的

8、一个重要内容。人的生存每时每刻都离不开空气，大气质量与人类生存环境息息相关，所以对大气污染的治理与控制非常重要。大气流动性强、涉及面广，而且一旦受污染后，修复比较困难。虽然人们在大气环境整治方面做了大量工作，但目前的空气质量仍然不尽如人意，因此防止污染、改善空气环境成为当今迫切的环境任务。燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。与发达国家铸造业通风除尘环保技术方面的差距前不久，中国一汽铸造有限公司通风除尘考察组一行五人，就“学习和

9、了解工业发达国家、特别是铸造通风除尘环保方面的先进技术及设备；学习和了解工业发达国家先进科学的管理方法；学习和了解工业发达国家相关环保、工业安全卫生方面的法律法规及政府、企业、社会的环保方面的综合情况”，赴德国进行了专项考察。在此期间，先后参观了NEOTECHNIK公司(简称：尼欧除尘设备公司)；KGT公司；DISA公司除尘设备厂，及相应环保产品的四个用户铸造厂，并通过交流，基本实现了本次考察的预期目标。考察的基本情况参观距比勒菲尔德150km处的Kunde：Busch (布什铸造公司)，对德国NEOTECHNIK(简称：尼欧除尘设备公司)的产品应用情况进行考察。Busch(布什铸造公司)建于

10、上世纪60年代，2001年扩建后为三个铸造厂。主要参观的铸造三厂是以生产汽车配件包括毛坯的初加工为主，年生产能力82000t，三班生产。除尘设备全部由NEOTECHNIK(尼欧除尘设备公司)提供，清一色顺流风机侧吹布袋除尘器，车间内部相对集中高架布置。车间配套有天然气加热的送风装置。浇注冷却、清理、制芯合并为一个系统，130000m3/h风量；砂处理、砂冷却一个系统，130000m3/h风量；铸件冷却、落砂一个系统，130000m3/h风量；三大系统几乎涵盖了全厂除冲天炉以外的除尘。布袋除尘器阻力显示在120mm水柱以下。该厂设有粉尘后处理中心，加湿搅拌后埋地。落砂筛、皮带运输机为全封闭。同日

11、下午，参观了德国NEOTECHNIK(尼欧除尘设备公司)，并就相关技术及合作方面的事宜进行较长时间的座谈。NEOTECHNIK(尼欧除尘设备公司)是一个成立于1919年，现有员工60多人的较小规模专业化的通风除尘设备生产厂。产品除德国外还销往世界各地，1996年开始与中国烟草行业合作。尼欧迪克除尘设备公司的主要产品为顺流风机侧吹布袋除尘器，和顺流脉冲侧吹布袋除尘器两种。这两种除尘器也是目前欧洲最流行的除尘器。一般顺流风机侧吹布袋除尘器适宜较大系统，顺流脉冲侧吹布袋除尘器适宜中小系统。从该公司滤袋制作车间的样品滤布来看，质量、透气性明显优于国内产品。参观Tweer(特威尔铸造厂)，对德国NEOT

12、ECHNIK(尼欧除尘设备公司)的产品应用情况进行了考察。特威尔铸造厂年生产能力80000t，人员230人。主要生产球铁、灰铁、铸钢件，用于铁路交通运输车辆件毛坯。现场所见到的除尘器布置室外，一典型砂处理系统的标记参数为：通风量为1393m3/min，风机压力415mm水柱，袋式除尘器过滤面积680m3。由此可计算出除尘器过滤风速高达2m/min。该厂所见的除尘器都是顺流风机侧吹布袋除尘器。特威尔铸造厂除尘器下来的粉尘都是以袋装运输，然后集中处理。参观第二个尼欧除尘设备公司的产品用户Baumgarte(保母嘎滕铸造厂)。年生产能力21000t，人员210人。主要生产普通机械、农业机械设备用毛坯

13、。该厂所见的除尘器也都是顺流风机侧吹布袋除尘器，除此之外在以下几个方面，留下较深的印象：11t冲天炉除尘器与冷却器联体共用一个灰斗，长螺旋输送机一端卸灰的同时直接造粒处理；双翻三状态中频炉吸尘罩很有特色，收尘效果极佳；铸件冷却罩、浇注线均有除尘净化装置。在慕尼黑，对KGT旧砂再生设备的用户厂家、德国宝马汽车铸造厂进行了考察。这是世界闻名的汽车公司下属的铸造厂。由于保密制度十分的严格，安排的参观路线仅限于旧砂再生设备及相关覆膜砂生产现场。宝马汽车铸造厂应用的KGT旧砂再生设备，是一套每小时处理废砂6t的再生系统，其中包括：定量供砂装置；热法沸腾焙烧炉；冷却装置；余热换热回收装置；供风装置；引风除

14、尘系统及自动控制系统。全过程实现无人操作。主要技术参数：砂温加热到700；排气温度675(换热器入口温度)；排气量2359m3/h；天然气耗量100m3/h。系统配套的除尘设备全部放置在车间内部。在DISA公司的安排下，参观了位于德国弗赖堡附近的乔治费歇尔公司GF-Singen铸造厂。该铸造厂有三条造型线，其中一条丹麦DISA公司的2070挤压造型线，另外两条水平分型造型线。主要生产球铁保安件，年生产能力11万吨，向几大知名汽车公司供货。据介绍，这是全德国第二大球铁铸造厂。我们仅看到的一条生产线产自意大利，每小时生产能力220型。由于大多生产保安件，铸件由GF自动浇注机浇注完了冷却，然后进入“

15、轻柔”处理过程：抓取机构将铸件去掉外部型砂，送入全封闭的冷却段至接近环境温度，取出包裹铸件表面的型芯砂，进行抛丸清理和100%X射线检测。GF-Singen铸造厂所使用的除尘器，全部是由DISA公司提供的顺流风机侧吹布袋除尘器，基本布置于车间内部。几大除尘系统主要技术参数分别如下：砂处理及砂冷却系统：风量： 75000m3/h过滤面积：1943/1849m2电机功率：250kW铸件冷却系统： 风量 175000m3/h过滤面积 1943/1849m2电机功率 250kW球化处理系统： 风量 48000m3/h过滤面积 745/702m2电机功率 75kW抛丸清理系统： 风量 50000m3/h

16、过滤面积 630/599m2电机功率 110kW此外，主要在以下几个方面留下较深的印象：铸件分两段冷却，合箱冷却段的排风直接送入开箱冷却段，然后进入除尘段；砂处理及铸件由浇注至抛丸清理实现全过程密闭；砂处理除尘器下来的粉尘一般就近返回砂处理系统中去，其它粉尘以气力输送和袋装两种方式集中处理。抛丸清理机(室)设于隔音屏蔽室内。在位于德国欧芬博格市附近的DISA公司除尘设备厂本部，听取了工厂情况介绍，并进行了现场参观考察。DISA公司是一个全球性的跨国公司，1904年成立时，主要以集装箱运输为主，现在扩大到铸造设备、环保设备等很多领域。仅DISA公司除尘设备厂在全球就有三家。DISA公司对除尘技术

17、深刻的理解，可从短暂的接触中感受得到：浇注除尘与砂处理除尘混合并入一个系统可明显地减轻布袋的堵塞现象；在比较寒冷地区，湿度较大的除尘系统，比如DISA落砂清理滚筒，冬季必须有加热装置，才能保证系统的正常运行；铸件清理除尘系统完全有理由实现自循环，即经过处理的空气再送回车间，不仅可以减少车间内部的负压，同时在冬季还有节能意义；DISA公司除尘设备厂的主导产品是顺流风机侧吹布袋除尘器，他们认为传统的除尘器(目前国内大多采用的)压缩空气耗量大，布袋组件之间相互碰撞，极大地影响使用寿命。DISA公司除尘设备厂具有相当的规模，产品设计、制造都十分的讲究，这一点是国内产品无法比拟的。比如布袋端口的弹簧压紧

18、卡环，设计得既简单又方便，而且密封性特别好。通过考察，在以下几个方面感觉到了我们存在的差距，学到了一些东西。在德国，环境保护成为社会优先考虑的议题。根据宪法，16个联邦州及那些城市乡村在环境保护方面都有范围广泛的职责。在全体德国人民中，已经形成了高度成熟自觉的环保意识。这首先表现在，大约400多万名德国人是那些环境和自然保护协会的成员。我们所到过的无论老厂还是新厂，都毫不例外地达到环保标准。德国很早施行了“排污者付费原则”，它是通过市场经济原则解决污染问题的工具。基于这一原则：谁造成污染，谁就必须负责承担环境负担成本。由此调动了人们开发那些有利于环保、同时成本低廉的技术的主动性和创造性。当然，

19、也曾经引发了人们的多种担忧。人们担忧德国经济会由于过高的成本而失去其竞争能力，担忧新的工厂不再设在德国、而是设在外国。担忧会因此导致工作岗位的丧失。事实证明，这些担忧是站不住脚的，市场经济的生态取向在更大程度上创造了工作、就业和社会产品。比如根据一项调查表明：维持大气洁净、消除垃圾等的业务活动，涉及600亿马克/年(统一使用欧元前)，而且急速上升。目前德国与美国一起，在世界环境技术市场上占据着领先地位。现在，一项循环经济与固体废物法已成为基本的法律。打出了“结束用过就扔的社会，开始循环经济”的旗号。它使得任何一件商品的制造商必须为该商品的整个生命周期负责。1、康世富科技环保有限公司的康世富可再

20、生胺脱硫技术 主营由原联合碳化物公司(现属陶氏化学公司)研发的“康世富可再生胺脱硫”技术，此外，公司还拥有世界领先的脱硫脱硝脱汞一体化技术及二氧化碳捕获等专利技术。可再生胺液脱硫技术不同目前通用的石灰石-石膏脱硫法，而使用液胺选择吸收烟气中的二氧化硫，然后利用废热将二氧化硫从液胺中分离出来，副产品为高价值的液态二氧化硫或硫酸，液胺再生后又可循环再使用7至10年。这项技术具有无二次污染、脱硫率高、占地少、节水节能、副价值高的特点，目前已在美国、加拿大、欧洲得到了很好地推广，产生了可观的生态效益。 2、ABB公司(阿西布朗勃法瑞)的烟气脱硫技术 ABB集团(阿西布朗勃法瑞)于1988年由瑞典ASE

21、A公司和瑞士BBCBrownBoveri公司合并而成，是一个业务遍及全球的电气工程集团，ABB是电力和自动化技术领域的全球领先公司，致力于为工业和电力行业客户提供解决方案，以帮助客户提高业绩，同时降低对环境的不良影响。 3、丹麦Flsmiljo公司的酸性烟气净化系统 该公司主要从事环境保护方面的设备生产，在烟道气体净化设备的开发、设计和提供方面在世界上处领先地位;同时还生产全套的垃圾焚烧设备和生物能、石油发电设备。 4、德国鲁奇·能捷斯·比晓夫公司(LLB)烟气净化技术 我国福建龙净环保股份有限公司有引进LLB全套烟气净化技术。 5、日本三菱重工的烟气脱硫技术 三菱

22、重工自1964年完成第一套石灰膏发电站锅炉烟气脱硫设备以来，于80年代初又相继研制和开发了一系列的锅炉烟气脱硫方法，并取得了成功的运行经验。他们研制的脱硫设备其最主要的特点就是首先要求有较高的可靠性和稳定性，其次是工艺流程简单，易操作，效率高以及运行费用低等。因此日本三菱重工的脱硫设备在世界上享有很高的信誉，三菱重工向欧美和中国提供的烟气脱硫设备主要以石灰膏法，简易石灰膏法，氢氧化镁法，半干法以及混合法为主，我国的华能珞璜电厂一期工程2360MW机组配套引进日本三菱重工的湿法石灰石-石膏法脱硫技术，脱硫效率达95%以上。6、日立公司的烟气脱硫技术 日立公司从1962年前后开始开发石灰石-石膏湿

23、法烟气脱硫技术，迄今经过了三个发展阶段：早期多孔板吸收塔阶段，改进喷雾塔阶段，除尘、吸收和氧化三合一阶段，还开发了简易型高速平流塔技术。 7、日本川崎重工的烟气脱硫技术 川崎重工业株式会社，是日本的重工业公司，并以重工业为主要业务，与JFE钢铁(原川崎制铁)及川崎汽船有历史渊源。主要制造航空宇宙、铁路车辆、建设重机、电自行车、船舶、机械设备等。川崎重工的前身在明治时代为一间造船厂，至大正时代的第一次世界大战期间已有蓬勃的造船业，经历昭和时代的二战、战后的日本经济急剧增长以至日本近代史及工业史，川崎仍为日本企业中的老字号之一。8、芬兰伊沃(IVO)能源工程公司 该公司研制出LIFHAC烟气脱硫工

24、艺。 9、韩国汉城夏普重工业株式会社 韩国汉城夏普重工业株式会社，是韩国一家研究和生产烟气处理成套设备的高新技企业，在烟气处理方面拥有八十二项专利，汉城夏普(株)的主要技术是以湿式为基础的各种FGD工艺，如氧化镁法、石灰石-石膏法、海水法、钠碱法等，汉城夏普(株)的FGD装置一体化的工艺为目前世界上技术和应用的领先者，生产的烟气处理设备的脱硫效率能达到99%以上，脱硫塔能够捕获和处理0.01um以下的微粒有害气体，设备紧凑、投资额少、运行效率高、运转费用低，是一种非常适合中国的资源结构和环保现状的FGD技术。该公司在华有合资企业中外合资上海和普环保设备科技有限公司。 10、康菲石油 康菲石油是

25、一家全球著名的国际一体化能源公司，主要从事石油、天然气勘探、生产、加工和营销，以及化工和塑料产品的生产和销售。康菲石油是全美最大的能源公司之一，财富500强最新排名第5位。康菲石油以拥有深水勘探与生产技术、油藏管理和开发、三维地震技术、高等级石油焦炭改进技术和脱硫技术闻名于世。11、德国WULFF公司的循环流化床脱硫技术 这种技术除了具有干法脱硫技术的一些优点之外，还可以在较低的钙/硫比下达到与湿法脱硫技术相近的脱硫效率。 12、德国的Lurgi公司 该公司正在进行循环流化床烟气脱硫系统新工艺的工业示范试验工作。此工艺主要是由一台直立的循环流化床燃烧器，石灰、水和烟气在其中均匀地配合，加快化学

26、反应的传热和传质过程，对于含SO2450900mL/L的烟气，脱硫效率可达93%97%，而且缩短了脱硫设备的高度和占地面积，降低了材料的耐腐蚀要求，从而大大降低了设备造价和运行维修费用。 13、日本荏原公司 该公司在成都第一热电厂完成了电子束脱硫工业示范工程。太原一热和黄岛电厂脱硫项目是日本政府绿色援助计划“赠款试验项目”，分别采用巴威-日立的简易湿法和旋转喷雾半干法脱硫工艺。 14、美国ResearchTriangleInstitute(RTI) 该公司公布，已研制成功一种脱硫新技术。该技术的应用，可使炼油厂炼制出满足EPA的二级(Tierz)低硫汽油要求的产品。15、美国NalcoFuel

27、Tech公司 它是以发电锅炉，工业锅炉以及焚烧炉废气的脱氮技术著称，科研势力雄厚，该公司成功发展拥有以废气脱溜为主的并同时脱硫脱氮的SOxOUT技术。经过我们组的讨论商讨，最终决定除尘器采用4GP4型高温扁袋袋式除尘器和石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺，相比于旋风除尘器，袋式除尘器具有以下优点： （1）除尘效率高，一般在99%以上（2）处理风量的范围广，小的仅1min数m3，大的可达1min数万m3,既可用于工业炉窑的烟气除尘，减少大气污染物的排放。（3）结构简单，维护操作方便。（4）在保证同样高除尘效率的前提下，造价低于电除尘器。（5）采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料时，可在

28、200以上的高温条件下运行。（6）对粉尘的特性不敏感，不受粉尘及电阻的影响。而石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺的特点是脱硫效率高（95%）、吸收剂利用率高（90%）、能适应高浓度SO2烟气条件、钙硫比低（一般1.05） 、脱硫石膏可以综合利用等。第二章 设计依据2.1课程设计的目的内容利用课程设计进一步巩固大气污染控制工程教材所学理论内容，通过大气污染控制系统的设计方案确定、设计计算、工程图绘制、查阅和使用技术资料、编写设计说明书等，使学生全面了解和掌握工程设计的内容、方法及步骤。培养和锻炼学生利用已学理论知识进行综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力，以及正确使使用设计手册和

29、相关资料的能力。2.2课程设计任务书锅炉型号：SZL413型，共3台(2.8MW4）设计耗煤量：590kg/h(台)排烟温度：158烟气密度(标准状态下)：1.35kg/m3空气过剩系数：1.2排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：12烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：一2空气含水(标准状态下)按1.293kgm3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY68 HY4 SY1 OY5NY1 WY6 AY15 烟尘浓度排放标准（标准状态下）：80mgm3二氧化硫排放标准(标准状态下)：900mgm3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧30m以内设计内容和

30、要求：1.净化系统设计方案的分析、确定；2.燃煤锅炉排烟量、烟尘和二氧化硫浓度的计算；3.除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数；4.管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置，并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径、系统总阻力；5.风机及电机的选择设计：根据所需处理的烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算、选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。6.编写设计说明书：设计说明书的内容包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分并装订成册。第

31、三章 设计方案3.1燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1标准状态下理论空气量 (m3/Kg)=4.76(1.8670.68+5.560.04+0.70.01-0.70.05)=6.97()式中 CY，HY，SY，OY一一分别为煤中各元素所含的质量分数。3.1.2标准状态下理论烟气量(设空气含湿量12.93 g/m3) (m3/Kg)=1.867(0.68+0.3750.01)+11.2 0.04+1.24 0.06+0.016 6.97+0.796.97+0.8 0.01=7.43 m3/Kg式中： 标准状态下理论空气量，m3kg；WY煤中水分所占质量分数，NYN元素在煤中所占质量分数，3.1.3标准状态下实际烟气量 (m3/Kg)=7.43+1.016（1.2-1） 697=8.85(m3/Kg)式中 空气过量系数； 标准状态下理论烟气量，m3kg标准状态下理沦空气量，m3kg另：标准状态下烟气流量Q以m3h计，因此，QQs设计耗煤量=8.85 m3kg590 kg/h(台)3台=15664.5m3h。工作状况下烟气流量 =24730.4=6.87式中Q-标准